Projet de remorque pour vélo, assistée


Le but de cette assistance est de pouvoir grimper des pentes raides, à une allure modérée, sans que le poids de la remorque se fasse sentir pour le vélo et le ( la ) cycliste , et inversement , freiner la remorque à la descente, pour réduire sa poussée sur le vélo ( assisté ou non assisté ).

Hypothèses de calcul :

Poids de la remorque 10 kg + équipement assistance 5 kg + charge utile 35 kg = 50 kg.

Pente envisagée : 12 %

Vitesse de montée : 7,2 km/h = 2 m/s ( pour simplifier les calculs ) .

Une vitesse suffisante pour conserver l’équilibre. et que le moteur grimpe avec un rendement pas trop pourri.

Roue motorisées : 2

————————————————————————————————————-

Force nécessaire pour équilibrer le poids de la remorque de 50 kg dans une pente à 12 %

Feq = 500 N x 0,12 = 60 N

Il faudra plus pour accélérer jusqu ‘à 2 m/s.

Puissance à vitesse stabilisée de 2 m/s :

P = Feq * V = 60 x 2 = 120 watts mécaniques , soit 60 W par moteur.

Les rendements des moteurs synchrones étant assez mauvais à très basse vitesse ( 20 % 30% ) la puissance consommée par chaque moteur sera bien supérieure ( ~ 300 et 200 watts ), et encore plus pour décoller la remorque et pouvoir accélérer afin de sortir rapidement de cette zone de mauvais rendement , si la cote est un peu longue.. Bizarement on consommera moins sur la batterie en allant un peu plus vite , le rendement sera meilleur.

couple nécessaire pour compenser le poids de la remorque :

Avec des roues ( jantes ) de 20  » : D= 50 cm => R = 0,25 m + pneu 0,04 = 0,30 m.

Couple nécessaire pour la roue ( et le moteur à entrainement direct )

C = Feq/2( moteurs ) x R = 60/2 x 0,3 = 9 Nm

A cette valeur de couple on compense l’effet de la pente. c’est à la portée d’un petit moteur , ils annoncent souvent 20 Nm, mais sans préciser la vitesse de rotattion , ni la vitesse du vélo en km/h..

On a estimé la puissance électrique à 300 watts par moteur : A priori , une batterie de24 V capable de débiter 20 A sort 480 watts . les batteries ( une par moteur ) ne seront pas très onéreuses ( à comparer avec des batteries 48V 40 A ).

Le prix dépend de la capacité, mais si la remorque ne fournit une assistance que dans les cotes, deux batteries de 10 Ah pourraient suffire, selon la longeur de ces cotes.

Dans mon cas c’est une centaine de mètres au retour. Mais avec une remorque en plus, c’est fatal. Une autre cote pour un autre trajet habituel plus longue, mais moins pentue..

On reste dans le domaine des packs de modélisme, moins chers que les batteries dans un bloc chargeur controleur.

Revenons au moteur :

Pour pouvoir freiner la remorque en des centes, parce que 50 kg dans une pente à 12 % , ça pousse fort, il ne faut pas de roue libre..

Ca élimine les moteurs avec réducteur incorporés qui ont généralement très bon couple de démarrage , mais ont une roue libre pour ne pas entrainer la pignonerie et le moteur lorsqu ‘on utilise pas l’assistance, car le réducteur devient multiplicateur et le vélo forcerait davantage.

J’ai trouvé les Nine Continent M2805FD20 : moteurs de roue avant avec disque de frein, monté sur une roue de 20  » ( on trouve du 20  » sur les vélos pliants )

Ce serait peut être pas mal de prévoir un frein de secours classique, en doublure du freinage électrique.

M2805

Ils sont au prix de 210 $ USD chez e-bike au Canada.

http://ebike.ca/store/store_motors.php

C’est donc ~ 420 € avec les frais, pour les deux moteurs .

Chez e-bike on a les courbes de couple de puissance et de rendement de leurs moteurs , avec leur simulateur, en fonction de la tension batterie du courant débité par le controleur..

http://ebike.ca/simulator/

Ce moteur en 24V avec un controleur pouvant débiter 20 A a un couple de démarrage de 35Nm

Soit presque quatre fois le couple nécessaire pour compenser la pente, c’est sur les deux moteurs vont arracher la remorque et le vélo ne la sentira pas.

Ce supplément de couple n’est pas inutile , car si on frise la limite couple moteur = couple résistant, un moteur synchrone décroche brutalement.

Enfin sur la photo on voit plusieurs cables sortant du moteur , c’est donc un moteur avec capteurs à effet hall, qui permettent de gérer la commutation des phases à très basse vitesse. pour les senorless, il faut attendre qu ‘une fcem minimale apparaisse sur les bobinages stator pour faire la synchro avec la position du rotor.Avec un moteur sensors le couple est meilleur à très basse vitesse, donc au décollage.

Mais aussi le controleur est plus simple, d’ailleurs souvent ce n’est même pas un microprocesseur programmable, mais un controleur en hard.

Sur ce moteur le couble tombe à 27 Nm à 5 km/h , 22 Nm à 10 km/h ( parce qu’en roulant, la fcem du moteur augmente et réduit le courant stator et donc le couple ) la remorque accélèrera moins fort, mais continuera à accélérer jusqu ‘à compenser les 9 Nm de la pente, plus les forces de roulement lorsque la vitesse augmente. Si le vélo est capable , avec ce moteur , poignée à fond on pourrait envisager de grimper à 10 ou 15 km/h les cotes de 12 %, sans tirer le poids de la remorque..

En prenant un couple moyen de 22 Nm entre 0 et 7,2 km/h et 12 Nm de couple résistant ( pour prendre en compte les forces de roulement des pneus, les efforts aérodynamisue ( lol à cette vitesse , mais prenons de la marge ) le couple disponible pour l’accélération est de : 10 Nm, soit une force de F = C /r = 10 /0,3 = 33 N.

l’accélération

( F= m x gamma) donc gamma l’accélération est = F /m ( m la masse en Kg masse soir 50 kgm )

gamma = 33 /50 = 0,66 m/s par seconde.

On ne va pas mettre longtemps pour accélérer jusqu ‘à 2 m/s soit 7 kmh.. moins de 4 secondes.

La remorque est surmotorisée, mais il est difficile de trouver des moteurs plus petits moins chers , qui aient ce couple.

Et il vaut mieux limiter l’assistance avec le controleur, ( on consommera moins ) et garder de la marge , pour grimper une cote un peu plus raide, sans que le moteur décroche. .

La remorque ainsi motorisée serait capable de pousser le vélo. Merci ! Les pousseurs de vélos ça existe aux USA, mais est ce bien sûr ?

Ce n’est pas ce qui était demandé.. juste ne pas la sentir.

Moteurs moins chers ( mais sans la jante ni les rayons ) : 47 €

Q100 350W Front Driving EBike Hub Motor

Q100 350W Front Driving V-brake, rim-brake, Disc-Brake compatible EBike Hub Motor Specification:
1. Voltage: 24V or 36V.
2. Brake type: V-brake, rim brake and disc brake are compatible
3. Connector: Sensorless Waterproof or Hall sensor and sensorless compatible.
4. Speed: 25Kph for the rim size you selected. If you want higher speed lower torque or lower speed higher torque, please let me know.

It is only the bare motor without rim and spokes.

http://www.bmsbattery.com/front-driving/298-250w350w-q-85100sx-motor-e-bike-kit.html

moteur

moteur

On peut envisager d’asservir l’assistance de la remorque à l’effort pour la tirer , en ne laissant au vélo qu ‘un petit kg à tirer.

Un jeu de capteurs de force mesurerait la traction ou la poussée.

On peut aussi ajuster l’assistance en fonction de la pente . Pour celà on utiliserait un gyroscope ( un axe ) .

Ca monte à peine mais ça force : on envoie un peu de jus dans le moteur .

Ca grimpe raide on envoie toute la sauce.

A la fin , c’est le capteur de traction qui a le dernier mot et qui ajuste la poussée donc le couple..

Au plat : aucune assistance , peut importe l’effort sur le timon.

En descente , on fera un freinage sur résistance, c’est plus simple et on ne peut pas freiner avec des batteries pleines en partant.

Plus la pente est raide plus on va freiner fort.

On peut ajuster le freinage en mesurant la poussée dans le timon avec le capteur de ppoussée, mais par sécurité, on limitera la vitesse , afin de ne pas avoir à absorber trop d’énergie cinétique si on doit piler net.

Sinon en pédalant très vite en descente, ou en lachant les freins du vélo, le timon n’exercerait pas de poussée , la remorque suivrait et le convoi prendrait trop de vitesse. Il est préférable qu ‘elle retienne le vélo si on dépasse une certaine vitesse.

Les capteurs de force diraient alors à la remorque d’accélérer au lieu de freiner, mais ce serait verrouillé par la détection de pente négative du gyroscope..

Au plat sans assistance si on roule à 10 km/h , c’est bien le max envisageable avec une remorque 2 roues ; on peut mettre à contribution le freinage de la remorque si on pile. ( forte poussée dans le timon et détection de cette variation brutale. )

Voilà une idée de départ pour faire un asservissement pour franchir les cotes et les descentes.

La puissance à évacuer pour retenir la remorque de 50 kg, dans une pente à 12 % à 2m/s est de : 2 x 60W. ( deux phares de voiture :)) )

A basse vitesse la tension étant réduite, on utilisera une résistance faible à la limite de courant supportée par le moteur et le pont du freinage et on ajustera le courant moyen ( donc le couple de freinage ) avec des pulses plus ou moins étroites ou larges.

Batteries :

Choix technologie : LiFePo4

ZIPPY Flightmax 4200mAh 4S1P 30C LiFePo4 Pack

Z42004S-30

Pour ne pas avoir trop de connections, on mettra deux 4S en série, pour avoir 24 V.

Capacité de 4,2 Ah qui sera suffisante pour faire les essais.

~ 45 € le pack en Allemagne.

Plus tard, on rajoutera deux autres packs et on affectera une batterie 24V à chaque moteur

Zippy Flightmax LiFePo4 flat Pack batteries deliver full capacity & discharge as well as being the best value batteries in the hobby market today!

Spec:
Capacity: 4200mAh
Voltage: 4S1P / 13.2v
Discharge: 30C Constant / 40C Burst
Max Charge Rate: 2C
Weight: 512 g (including wire, plug & case)
Dimensions: 145mm x 52mm x 36mm
Balance Plug: JST-XH
Discharge Plug: 5.5mm Bullet-Connector

Pour prévoir le boitier : sous une remorque on a de la place , avec quatre packs elles occupent une surface de 145 x 144 mm et en hauteur 52.
l
Le poids de 2kg plus boitier.

Il faut prévoir de la mousse un peu dense pour absorber les chocs, peut être aussi entre les packs.

Plus une zone pour les connections, et un fusible.

Connecteur pour mettre deux packs en série.

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=9740

Il est aussi envisageable de mettre un controleur dans le boitier , surveillance des cellules de la batterie ( prévoir les connecteurs pour raccorder les connecteurs du pack.) communication avec le display du vélo par module radio zeegbee )
Ponts MOSFETS :

La puissance étant réduite , il est préférable d’utiliser des Intelligent Power Module de cher International Rectifier, IRAM136-3023Btout est intégré, en boitier SIP3, qui réduit considérablement le nombre de soudures de puissance.

150 Vdss 30 A ( coût une trentaine d’euros.)

SIP3

package SIP3

IRAM136

IRAM136

IRAM136_schema

Dimensions : 78 x 31 x 6 mm

Pour le circuit imprimé puissance on pourra utiliser des plaques 70 ou 105 µ de Cu double face.

( en 35 µ on passe 10A dans une piste de 3 mm de large pour une élévation de T° de 20 °C )

L’IMP se compose d’un pont et d’un Gate driver.

synoptique du gate driver:

Gate driver

pour la description du gate Driver se reporter à ce document :

http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-985.pdf&embedded=true&chrome=true

Un schéma de principe complet, plus lisible que celui de l’ IPM :

( entre autres on voit mieux la précharge des capas de bootstrap par les 3 diodes , à partir du 15V )

Schéma de principe avec gate driver

Un exemple est donné avec une isolation des lignes de commande par opto coupleur.

isolation optique  de la commande du gate driver

Ainsi le gate driver sera alimenté par une alimentation 15 V dédiée et totalement isolée du controleur avec ses alims 5V et 3,3V.

Ces alimentations seront prises sur le 24V batterie , avec des alims isoléees..

On trouve des alims qui accpetent en entrée des plages de tension allant de 18V à 60V, si bien que ce montage peut accepter diverses tensions de batterie

Le controleur principal sera commun aux deux moteurs et sur un circuit imprimé séparé, multicouches .

Sur le datasheet on voit que selon la fréquence de modulation PWM, la puissance à évacuer va de 140 à 220W, pour 18 A, mais pour une tension plus élevéee ( 100 V eff sinusoidal ), c’est dû au temps de réponse des MosFETs.

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/iram136-3023b.pdf

Les ponts seront montés verticalement, perpendiculairement au crcuit imprimé et fixés à plat sur les cotés du boitier avec de la pâte thermique pour assurer leur refroidissement.

Ces ponts n’ont pas le 7 ème MosFet, pour le freinage sur résistance, il en faut donc deux par moteur, puis qu ‘on s’interdit le freinage par récup moins fiable..

Toutefois un pont sans protections max température et max courant, mais avec des Mosfet 200 A serait plus sur, pour le freinage.

Le terme ralentisseur serait plus adapté que freinage….

Il faut voir ce que donne le moteur, comme tension à vitesse réduite, mais on pourrait alimenter le controleur de freinage avec les trois phases du moteur, pour assurer cette fonction de ralentissement même si la batterie est à plat.

Mesure du courant :

La carte de puissance sera équipée de trois transducteurs de courant pour les phases moteur, qui donneront la valeur de courant pour régler le couple, et le champ stator, reliés sur les entrées ana des controleurs moteur et freinage.

Plus un transducteur pour le I batterie et le I frein.

http://www.allegromicro.com/en/Products/Design/current_sensors/

En boitier montable sur CI 4,52 € chez Digikey ce qui fait 5 circuits pour les deux moteurs.

http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=620-1191-6-ND

Mesure des tensions stator :

Il est préférable d’assurer un isolement entre le moteur et le controleur, on utilisera 3 x ISO122 de Texas instruments Precision Lowest Cost ISOLATION AMPLIFIER une vingtaine d’euros pièce.

ISO122

Isolation Amplifier

Isolation Amplifier

La bande passante est de 50kHz et l’isolement de 1600 V

Inconvénient il faut deux alims isoléees symétriques +- 12 V ou +- 15 V

On doit trouver ça en package DIP 14 pins à partir d’une alim 5V voir les DCP010515DB de Texas Instruments. de 1 Watt ( ça doit être suffisant pour alimenter les 3 circuits ISO122 c’est fait pour alimenter ces circuits ( related products ), ils offrent le même isolement entre les deux alims

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/dcp010515db.html

On a besoin de 5V sur la carte de puissance pour les transducteurs de courant, et les capteurs hall des moteurs. .

On peut faire l’alim 5 V avec un :

PT4142 5V. 4A 20 W Isolated DC-DC Converter qui accepte de 18 à 60V DC en entrée. ( 30 euros )

PT4140

PT4140

Sur la page il y a même le footprint pour faire le circuit imprimé.

http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/pt4142.html

http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/pt4142.pdf

Autre ISOLATION AMPLIFIER : ACPL-782T-000E

moins cher , chez Farnell. : 18 € dédié à l’automobile pour ce type de mesures

http://fr.farnell.com/amplificateurs-comparateurs_isolation

http://www.farnell.com/datasheets/357182.pdf

Schema interne de l’IRAM136, refait avec le détail pour le Gate Driver.

Les sorties F ( Fault ) et Tmon y sont, ainsi que Itrip ( mais pas le schéma interne : se réferer à la doc de l’ IRAM136 ( il y a des variantes dans les Gate drivers de cheze IRF );

Sur le schéma on trouve les capas de bootstrap externes.

Il y a un jeu de capas interne, avec précharge par le + 15V , via 3 diodes, pour le démarrage.

Mon schéma IRAM136

Optocoupleurs :

Le modèle donné en exemple par IRF n’existe plus.

Un modèle pour IPM :

ACPL-4800
High CMR Intelligent Power Module and Gate Drive Interface Optocoupler

http://www.avagotech.com/cs/Satellite?blobcol=urldata&blobheadername1=content-type&blobheadername2=Content-Disposition&blobheadername3=MDT-Type&blobheadervalue1=application%2Fpdf&blobheadervalue2=attachment%3B+filename%3DAV01-0193EN.pdf&blobheadervalue3=abinary%253B%2Bcharset%253DUTF-8&blobkey=id&blobtable=MungoBlobs&blobwhere=1210933292507&ssbinary=true

Ce modèle n’est pas le plus adpaté : en effet diodes éteintes, la sortie est basse, et les entrées de l’ IPM sont actives à l’état bas..

Carte processeur débrochée ou aurait tous les MosFETs conducteurs : un beau court jus..

Même avec la carte processeur embrochée , à la mise sous tension, le tempos d’activer les sorties des cdes..

Ca se gère , mais il ne faut pas tenter le diable.

La difficulté est de trouver un isolateur Opto dont le transistor de sortie tient les 15V , de l’alim du gate driver.

A compléter…..

Publicités
Cet article a été publié dans Remorque assistéee. Ajoutez ce permalien à vos favoris.

7 commentaires pour Projet de remorque pour vélo, assistée

  1. ceramix dit :

    Salut,
    Le rendement à basse vitesse de ces moteurs est préoccupant : non seulement on consomme une énergie chère et limitée, mais en plus il faut la dissiper (et les moteurs vont chauffer beaucoup car peu de ventilation vu que la vitesse est faible).
    Il est sans doute plus rentable de rajouter une réduction, même avec roue libre et de freiner sur les disques (avec 50kg les Magura Gustav ne sont pas obligatoires mais il faut penser à l’effort sur les leviers) : on gagne plus de 200W dans les montées (longues) alors qu’on en perd 120 dans les descentes. De toutes façons il est ‘obligatoire’ de mettre un frein mécanique sur un roue qui peut être motrice en cas de problème (freinage d’urgence avec moteur qui reste en marche).
    A voir aussi les Bafang Climber (réductés) : ils semblent plus efficaces en montée.
    Idéalement, tant qu’on aura pas de contrôleur efficace à basse vitesse il faudrait garder une démultiplication variable (plus facile à adapter sur un vélo ou mieux un vélo couché : puissance jusqu’a 600W/1000W avec réducteur ).
    ‘Je vote’ vélo électrique et remorque passive, c’est moins rigolo mais plus simple 😉

  2. jacqueline73 dit :

    Bonsoir Ceramix et merci de ta contribution.

    C’est vrai que les moteurs synchrones ont un mauvais rendement au démarrage, mais par contre, malgré leur simplicité ( par rapport aux moteurs à collecteurs et charbon ) , ils ont un très bon couple dès le démarrage.

    Dans le cas de ma remorque, si je mettais un moteur à réducteur, au dessus de 10 km/h, il faudrait continuer à l’alimenter pour compenser l’effort d’entrainement réducteur qui devient multiplicateur, entrainer le moteur qui devient alternateur et dont le champ magnétique tournant engendre des pertes fer, qui augmentent avec la vitesse .. Champ qu ‘on ne peut pas réduire avec des aimants permanents..

    A moins de mettre une roue libre , mais a lors on a plus de freinage..

    La première des choses, pour améliorer le rendement à basse vitesse, c’est de mettre des capteurs de position du rotor, parce que sans fcem stator, qui suppose une vitesse de rotation minimale, on ne peut rien gérer..

    Le VAE est conçu comme une « assistance », pas vraiment pour démarrer en pleine charge.. comme un pont roulant ou un démarrage en cote.

    On peut améliorer le couple en augmentant le diamètre du moteur, pour la même puissance électrique.. Le moteur que j’ai choisi, prend beaucoup de place dans une roue de 20 « , on croirait un moteur de 1000 watts.

    La logique c’est toujours d’augmenter le nombre de roues motrices ( quand on peut ). Chacune supporte moins d’efforts, et il faut penser à l’alimentation, surtout en basse tension, la section des fils devient énorme..

    Pour doubler le couple , il faut doubler le courant, mais on multiplie par quatre les pertes Joule..

    Ou doubler le nombre de spires , mais alors il faut plus de tension à cause de la fcem qui augmente, pour avoir le même courant.. Donc plus de puissance pour la même vitesse de rotation. Et à grande vitesse il faut des batteries 72 V, plus chères et le rechargement sur le secteur coute aussi plus cher.. .

    Un moteur c’est toujours un compromis, dans cette gamme et une autre, chez e-bike il y a divers modèles, avec des nombres de spires différents pour privilégier le rendement à basse ou à grande vitesse, selon l’utilisation du vélo, et des intermédiares……

    Je n’ai pas plus approfondi leurs explications sur ces variantes et le nombre de spires, ayant trouvé le moteur que je cherchais avec leur simulateur.

    Enfin, en manipulant la poignée ( de « gaz »), sur leur simulateur de 100 % à 40 %, on déplace les courbes et les points de fonctionnement.

    Ainsi on va réduire la vitesse maxi, mais on ramène le point de meilleur rendement vers une vitesse de plus en plus basse, en réduisant la puissance et sans trop pénaliser le couple.

    Donc ça sert à rien de mettre la poignée dans le coin au démarrage ( le couple à l’arret reste accroché à la même valeur maxi..à zéro km/h ) , il faut ouvrir au fur et à mesure qu’on prend de la vitesse. Mais on a aucune indication pour le faire et piloter le moteur avec un meilleur rendement… Dommage de bouffer de l’énergie, pour faire chauffer inutilement le moteur quand la plus grande préoccupation est l’autonomie.

    Par contre on peut faire en sorte pour que le controleur le fasse pour nous..

    Pourtant c’est au début qu ‘il faut envoyer des ampères, pour sortir au plus vite de cette zone et synchroniser au plus vite le moteur ( avantage aux moteurs avec sensors : dès que le rotor bouge et change de pole stator, on bascule sur l’autre phase..).

    Bien sur on est censés aider le moteur, et donc ne pas le laisser démarrer en pleine charge à partir de zéro.

    Même un cycliste peine plus lors d’un démarrage en cote , avec de l’élan ça va déjà mieux, il a aussi un meilleur rendement à un certain régime…

    Puis il a aussi un couple max.

    Après par simplicité on fait de la commande trapézoidale.. On envoie des pulses plus ou moins larges pour régler le courant moyen..

    Mais ces pulses sur la durée d ‘un pas polaire, n’ont pas le même effet selon la position du rotor, par rapport au champ stator. Le couple varie en fonction de l’angle interne.

    Avec une commande sinusoidale on va positionner cette demi alternance de chaque phase selon la position du rotor avec l’angle optimal, qu ‘il faut calculer deux fois par phase et par tour… Avec la sinusoïde le courant est minimal dans la zone où le couple reçu par le rotor serait nul ( puisque ça sert à rien ) , et maximal sur l’angle où l’effet est maximal, puis décroit au délà..

    Avec une commande « bestiale », il y a beaucoup de gaspillage..

    D’autre part les carrés génèrent des harmoniques : des multiples ( impairs x 3, x 5, x 7, etc.. ) de la fréquence de base des carrés. C’est de la haute fréquence or les pertes fer ( magnétiques ) dépendent de la fréquence.. et le rendement se casse la gueule. C’est la batterie qui les fournit..

    Plus on se rapproche de la sinusoide, moins on a d’harmoniques, donc moins de pertes fer, et donc un meilleur rendement et plus d’autonomie

    Les harmoniques, ça favorise les ondulations de couple autour du couple principal. ( j’ai mis une réponse, avec des docs, dans un topic de cyclurba ).

    A basse vitesse, cette ondulation a une fréquence plus basse, il est possible qu ‘on les ressente ; d’autant plus que les rotors des moteurs de VAE n’ont pas d’amortisseurs ( sorte de cage d’écureil , qui selon le principe des moteurs asynchrones , crée un couple antagoniste qui limite les variations brutales d’angle du rotor, mais ça ne permet pas de démarrer en moteur asynchrone, la section de cuivre est trop faible pour ne pas nuire au flux rotor, et ça fondrait.. ) .

    Les oscillations de couple peuvent aussi expliquer des vibrations à certains régimes, lorsque ça tombe sur la fréquence de résonance des rayons qui sont une sorte d’accouplement élastique entre moteur et jante, et un système à ressort.

    Mais la commande sinusoidale c’est plus compliqué, plus cher.

    Pour le patron chinois qui fabrique 100 000 controleurs par an, s’il met un processeur à 1 € au lieu de 2 €, à la fin de l’année il s’est mis 100 000 euros dans la poche. Idem il préfèrera faire des moteurs sensorless.

    Réétudier un nouveau controleur chaque fois qu ‘il sort un nouveau processeur ( un peu ce qui se passe pour les smartphones et les tablettes à cause de la concurrence), ça coûte de l’argent. Puis ça prend du temps..

    Si en plus il faut adapter le controleur à chaque modèle de moteur, au cycliste et à ses utilisations.

    Ils font un truc qui marche y hasta.. Que le moteur fonctionne à l’optimum, ils s’en tapent.. Les gens tournent la poignée, ça avance , c’est bien.. Sinon ils pédalent un peu plus fort.

    J’ai dans l’idée de mettre une carte processeur qui enregistrera sur une sdcard toutes les mesures ( des capteurs supplémentaires ) et données, pour voir comment ça se comporte en live et pour essayer d’optimiser le controleur.

    Puis je n’ai pas l’expérience de la commande de moteurs synchrones à vitesse variable, que je découvre et pas de labo avec plein d’appareils de mesure, ce sera donc très utile..

  3. ceramix dit :

    … vais étudier tout ça …
    Sur la question de l’exitation fixe des aimants, je crois que la solution ‘industrielle’, c’est l’étage de sortie qui fait élévateur et abaisseur (buck-boost), mais je n’ai jamais vu de topo pour les moteurs câblés en étoile .
    Je sais que ce genre de composant est utilisé dans les téléphones portables pour fabriquer une tension fixe avec une tension batterie qui peut être supérieure ou inférieure à la tension de sortie.
    En tous cas ça me semble assez logique d’augmenter la tension pour compenser la fcem qui augmente avec la vitesse.
    ça ressemble à :
    tension fixe=>exitation variable
    exitation fixe=>tension variable

    Je pense que la commande sinus va se démocratiser, avec les voitures et les vélos, parce que pour le véhicule complet 1Euro d’investi dans le contrôleur en fera gagner 2 dans la batterie (ce qui est vrai pour un kit ne l’est plus pour un vélo complet).

    Le datalogger, c’est une super idée, et tu peux faire encore plus simple si tu n’as que quelques paramètres : tu envoies tes mesures périodiquement sur une RS232 et tu captures la sortie dans un fichier avec un émulateur de terminal genre putty.
    C’est comme ça que j’ai réglé ma cafetière (2 régulateurs PID programmés en assembleur PIC 16F). L’avantage c’est que la même interface sert au bootloader, au débug et ensuite à l’interface graphique en TCL/TK sans rien changer au PIC.

    Mais je garderais la remorque passive et le vélo électrique : la masse adhérente sur la roue arrière suffit, et surtout on est certain de freiner avec le freinage normal du vélo (imagine un mauvais contact dans la poignée d’accélérateur et tu te retrouves en train de freiner avec le vélo une remorque qui te pousse à puissance max : c’est super dangereux).

    Il y a quelques fils sur les vélos cargo/triporteurs sur le forum vélectris.
    Moi j’aime bien le vélo cargo. J’y crois parce que, en ville et dans les pays pauvres ça se défend.

    En plus c’est pas si compliqué :

    http://dutchcargobike.com.au/testimonials/img_3638/

  4. jacqueline73 dit :

    Hello Ceramix.

    Pour le data logger, je veux enregistrer des données en réel sur divers parcours.
    le stockage doit donc se faire su la carte.

    Le moteur capable d’arracher en cote ( 10 à 12 %) le vélo, plus la remorque avec leurs passages, c’est près de 2 000 euros avec sa batterie 48V 40 Ah . Et le couple nécessaire dépasse la résistance du cadre du vélo et des rayons.

    Puis sans remorque , je me retrouve avec un vélo non règlementaire,avec un moteur de 600 w permanent , 1,2 kw en pointe ( et 600watts méc en cote ) ce que je voudrais éviter.

    Cette solution à trois moteurs est aussi plus économique.

    Pour la sécurité :

    Pour un vélo, j’ai déjà pensé au potar de la poignée qui se coupe ( le fil masse ou la piste )

    Aussi je pensais à une cde I2C ( impulsions + – et stop ) , dont on peut tester la liaison et couper les moteurs si on a plus de liaison..

    Mais pour la remorque on mesure la poussée dans le timon, avec un capteur de force.. Le PID essaye de la réduire, en ajustant le couple moteur..

    Je vais aussi doubler le gyroscope et les faire agir à deux niveaux.. un sur le processeur ( le cerveau du sytème qui agit sur les controleurs des moteurs ) et un pour verrouiller l’alim du moteur sur les deux ponts dans les descentes..

    J ‘étais très familiarisée avec ces sécurités doublées, triplées : analyse des modes de défaillance, suppression des modes communs et sécurités redondantes..

    Dans les grosses installations on prend en compte les défaillances d’un élément ; mais on voit de grosses conneries parfois.. et ça oblige parfois à aller dans la conception mécanique des systèmes. ( souvenir d’un système de synchro de treuils, avec des freins , et en dernier ressort le groupe électrogène pas assez puissant .. )

    Je pense mettre un pont tri indépendant pour le freinage, parce que si le pont moteur à chauffé, il se met en défaut : eh oui, adieu le freinage..

    Le freinage doit être prioritaire, et la limitation de vitesse , agit direct sur ce pont sans passer par le cerveau , et agit le controleur des moteurs pour couper l’alim.

    Alors trois Mosfets de 250 A par moteur sans sécurité., avec une cde unique, et capables de freiner avec le pont moteur qui continuerait à alimenter , il se mettra en défaut par surintensité, s’il débite en plus sur la résistance du pont de freinage..

    Mais l’idéal ce serait un mini piston de frein hydraulique ( de poignée de frein hydraulique ) qui agirait directement sur les freins à disque ( ce qui est fait sur les remorques freinéees pour voitures , avec un maitre cylindre. ). C’est totalement indépendant de l’électronique.

    Je vais regarder pour modifier aussi l ‘attache du timon sur la remorque.

    Il faut mettre un système coulissant, avec des silentblocs. Dedans on y insère les capteurs de poussée et de traction. ( course + ou – 0,5 cm, selon la dureté des silent blocs ) c’est pas cher et pas très gros, simple aussi.

    Le timon passe au milieu et il a une palette soudée qui se trouve prise entre les silentblocs solidaires de la remorque par un « boitier » fixé sur le chassis.

    Une glutte mécanique à dessiner en CAO avec FreeCAD, comme pour l’essieu motorisé, qui sera aussi monté avec des silent blocs : 2,5 € pièce , ça soulage bien la mécanique et l’attelage, mais il n’y a pas de petites économies.

    En plus on peut rajouter un fin de course sur un coté, qui agit au delà d’une certaine valeur et un mini piston de frein de l’autre coté…

    Un montage avec du teflon pour que ça coulisse bien.

    Pas le temps de faire le dessin , mais je vois le truc.

    C’est les silentblocs trouvés par hasard chez ( ??? ) qui m’ont donné l’idée.

    Avec des FlexiForce, qui seront indépendants pour la poussée et la traction, et plus simples à mettre en oeuvre que les jauges de contrainte.

    Comme il y a deux jeux de silentblocs on peut doubler les flexiforce..

    Avec un système analogique on prend le max des deux, et si on a la poussée en même temps que la traction , on fait un controle de cohérence dans le processeur, et on donne la prioprité au freinage.

    On laisse tout ce système mécanique sous la remorque et on passe le timon d’origine au travers , et on le goupille comme c’est fait actuellement.

    Remorque indépendante , mais je ne m’interdirais pas de mettre une liaison contrôlée.

    En dernier ressort il serait possible de mettre un frein hydraulique , à actionner au pied , qui s’accroche au bas du tube ( axe de la selle ) , quand on met la remorque.

    Il y a donc le choix en solutions pour sécuriser le système.

    Les cargos bikes, je trouve ça pas mal. Mais c’est cher, et lourd et même sans avoir de charge à emmener , il faut toujours traîner ce surpoids et cet encombrement supplémentaire..

    Sinon je repense à l’ Asie , avec ces vélos porteurs , faits avec des tubes de ferraille et une roue de récup.. chargés cmme des camions .

    Ils n’ont pas la commission européenne..

  5. jacqueline73 dit :

    Première opération : réalisation du schéma avec KiCAD

    La plupart des composants , comme le pont ne sont pas dans les librairies de KiCAD

    Aussi il faut commencer par créer le composant

    Pour le schéma ce sera un rectangle avec des pins d’alimentation ( batterie et controleur interne du pont ), des pins de sortie pour le moteur et les condensateurs, des pins de commande du pont HIN et LIN, des Pins de retour ( courant et defaut du pont )

    Pour chaque PIN on donne le nom du signal, et le numéro de PIN.

    Une fois que le composant est créé et rentré dans la librairie, on peut l’appeler dans le module de création du achéma.

    Pour la réalisation du circuit imprimé, il faut réaliser le boitier aux dimensions exactes, pour déterminer son encombrement, d’après le PDF du datasheet, avec les connections ( au pas de 2,54 mm )

    Pour la représentation du composant il semble que ce soit du SVG;

    il faut trouver :

    – un lecteur de PDF qui permet de sélectionner des images sur le PDF , comme
    Foxit Reader dans le presse papier

    et les enregistrer en jpeg avec Gimp

    – un convertisseur bitmap to SVG , comme Delineate

    http://delineate.sourceforge.net/download.html

    Cette étape est un peu longue , car il faut pratiquement créer tous les composants et dans KiCAD on a pas tous les types de packages existants, avec leurs dimensions ( le footprint ), mais il doit être possible de les trouver sur le net pour chaque package à la bonne échelle.

    D’autre part si le type de schéma normalisé de KiCAD est excellent pour réaliser les circuit imprimé, et vérifier, les liaisons, il n’est pas très adapté pour comprendre le fonctionnement , ce n’est pas un schéma de principe.

    Il va falloir le réaliser avec un éditeur graphique vectoriel comme Inkscape.

    Ce système étant destiné à une remorque, où on ne manque pas de place sous le chassis, on ne va pas charcher à compacter les composants, mais plutot à réaliser des modules séparés, d’autant plus qu ‘on est dans l’expérimental.

    Le système controleur global se composerait de deux cartes « puissance et mesures » une pour chaque moteur ( donc identiques ) ; et de deux cartes controleurs « moteur freinage » pour piloter les IPM.

    et d’une carte de pilotage , qui pilotera l’ensemble, fera l’asservissement de la poussée ou du freinage avec les deux capteurs de force et avec la pente , enverra la consigne aux deux controleurs de moteur par une liaison I2C, et surveillera que les deux moteurs sont bien équilibrés ( détection de panne d’un controleur moteur.. ou d’une liaison entre les processeurs.)

    Mais on ajoutera une autre carte « afficheur et analyseur » qui enregistrera toutes les mesures, et qui sera très utile pour la mise au point et les réglages.. .

    Six cartes au total.

    Le but n’est pas non plus de faire le controleur le moins cher et le plus compact du marché..

    C’est plus proche de la démarche d’apprentissage du controle de moteurs PMSM avec les cartes d’évaluation proposées par les fabricants de chips..

    La première version ( logicielle ) pourrait être une simple commande PWM, puis une commande vectorielle, afin de voir l’amélioration qu ‘elle apporte avec les relevés de couple, de vitesse et de consommation.

  6. jacqueline73 dit :

    calcul pour le freinage.

    avec des roues de 20  »

    20  » => diamètre de 0, 628 m

    2 tr/s = 1,2 km/h

    avec un moteur roue : 24 km/h = 24 tr /s => [b]36 V[/b]

    à 2 tr/s = > 3 V

    3 V 5A = 25 Watts en triphasé

    25 W à 2 tr/s ( 6.28 rd /s) => C = 25 / 6.28 ~ 4 Nm

    4 Nm / 0.25 m de rayon = 16 N de force de freinage par moteur

    X 2 moteurs : force de freinage remorque = 32 Nm

    = 32 kg dans une pente à 10 %
    = 20 kg dans une pente à 15 %

    pour avoir 40 kg il faudrait 10 A

    3 V / 10 A = 0,3 Ohms de résistance de freinage.

    A une vitesse plus élévée on a plus de tension, on régule le courant en PWM, mais ainsi on est sur d’avoir les 40 N de freinage à très basse vitesse.

    Il faut un direct drive pour ne pas avoir de roue libre.

    La roue 2805 a un Kv de 12,4 tr/mn par V soit 0,2 tr/s par volt.

    A 2 tr/s ( 120 tr /mn ) on a 10 V

    20  » => diamètre de 0, 628 m

    A 2 tr/s = 1,26 m /s = 4 km/h

    A 2 km/h on a 5 volts : suffisant pour commencer le freinage.

  7. Mrs Blais dit :

    je vous donne mes plus grand et sincère salutation. j’aurais une petite question :)). quel est le système qui permet de freiner la remorque. Y a s’il un moyen de rendre se système de freinage en kit ? lol cordialement professeur Mr Blais lycée grandmont sti rpz

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s